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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO

JOÃO PAULO KRUGER REZNICK

PRODUTIVIDADE, QUALIDADE INDUSTRIAL E NUTRICIONAL NA CULTURA

DO TRIGO

CURITIBA

2017

ii

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO

JOÃO PAULO KRUGER REZNICK


DO TRIGO

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Ciência do Solo, Área de

Concentração Solo e Ambiente, do Setor de

Ciências Agrárias, Universidade Federal do

Paraná, como requisito parcial à obtenção do

título de Mestre em Ciência do Solo.

Orientador: Prof. Dr. Volnei Pauletti

Co-orientador: Dr. Gabriel Barth

Co-orientadora: Profa. Dra. Glaciela Kaschuk

CURITIBA

2017

iv

AGRADECIMENTOS

A Deus.

Aquela que me educou, meu deu amor e me apoiou durante toda a vida, meu orgulho e

o meu motivo mais importante de minha luta por novas conquistas, minha mãe Roselia

Kruger Reznick (in memoriam) que sempre estará comigo, em minha mente e coração.

Ao meu pai Demétrio Reznick pelo incentivo e apoio durante toda a árdua caminhada

até a conquista.

Ao meu orientador Prof. Dr. Volnei Pauletti pela orientação, ensinamentos, incentivo,

confiança e paciência nos momentos difíceis, sempre dedicando seu tempo e atenção.

Aos professores do Programa de Pós-graduação em Ciência do Solo da Universidade

Federal do Paraná pelos ensinamentos que foram muito valiosos para minha educação e

formação profissional.

À Fundação ABC para Pesquisa e Divulgação Técnica pela parceria e suporte para o

desenvolvimento deste trabalho, em especial ao Dr. Gabriel Barth (pesquisador).

À Universidade Federal do Paraná pela oportunidade de estudo e ao CNPq pela

concessão da bolsa de estudos durante todo o curso de Mestrado que permitiu de realização

deste trabalho de Dissertação.

Aos meus familiares e amigos pela parceria, dividindo momentos marcantes nesta

árdua caminhada até a conquista.

MUITO OBRIGADO!

v

SUMÁRIO

RESUMO GERAL ............................................................................................................. vii

GENERAL ABSTRACT .................................................................................................. viii

INTRODUÇÃO GERAL ..................................................................................................... 9

LITERATURA CITADA................................................................................................... 13

CAPÍTULO 1. DIFERENÇAS NA QUALIDADE NUTRICIONAL

PROPORCIONADAS POR CULTIVARES E ADUBAÇÃO NITROGENADA SÃO

REDUZIDAS PELO PROCESSAMENTO INDUSTRIAL DO TRIGO1 ....................... 18

RESUMO .......................................................................................................................... 18

ABSTRACT ...................................................................................................................... 19

1.1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 20

1.2 MATERIAL E MÉTODOS.......................................................................................... 21

1.2.1 Área experimental ................................................................................................ 21

1.2.3 Tratamentos e delineamento experimental ........................................................... 22

1.2.4 Produtividade de grãos e de farinha ...................................................................... 23

1.2.5 Proteína, macro e micronutrientes em grãos e farinha ........................................... 23

1.2.6 Análise estatística ................................................................................................. 23

1.3 RESULTADOS ........................................................................................................... 24

1.3.1 Produtividade e teor de proteína ........................................................................... 24

1.3.2 Concentração de nutrientes nos grãos e farinha ..................................................... 25

1.3.3 Distribuição de proteína e nutrientes no grão ........................................................ 28

1.4 DISCUSSÃO ............................................................................................................... 29

1.5 CONCLUSÕES ........................................................................................................... 32

1.6 LITERATURA CITADA ............................................................................................. 32

CAPÍTULO 2. ESTIMATIVA DE CAMPO COM NDVI DA PRODUTIVIDADE DE

GRÃOS E QUALIDADE TECNOLÓGICA DA FARINHA DE TRIGO1 ...................... 36

RESUMO .......................................................................................................................... 36

ABSTRACT ...................................................................................................................... 37

2.1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 38

2.2 MATERIAL E MÉTODOS.......................................................................................... 39

2.2.1 Área experimental ................................................................................................ 39

2.2.2 Delineamento experimental .................................................................................. 40

vi

2.2.3 Medidas de refletância.......................................................................................... 41

2.2.4 Preparação de amostras e produtividade de grãos ................................................. 41

2.2.5 Análise de qualidade tecnológica .......................................................................... 42

2.2.6 Análises estatísticas .............................................................................................. 42

2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 42

2.3.1 Comportamento do NDVI e estimativa de produtividade de grãos ........................ 42

2.3.2 Estimativa do número de queda, teores de proteína e glúten úmido da farinha ...... 44

2.3.4 Parâmetros de alveografia .................................................................................... 45

2.4 CONCLUSÕES ........................................................................................................... 47

2.5 LITERATURA CITADA ............................................................................................. 47

CONCLUSÃO GERAL ..................................................................................................... 52

LITERATURA GERAL .................................................................................................... 53

APÊNDICE ........................................................................................................................ 63

vii


DO TRIGO1

Autor: João Paulo Kruger Reznick

Orientador: Prof. Dr. Volnei Pauletti

Co-orientador: Dr. Gabriel Barth

Co-orientadora: Profa. Dra. Glaciela Kaschuk

RESUMO GERAL

O trigo (Triticum aestivum L.) possui papel fundamental na alimentação humana como fonte

de elementos. Porém a qualidade nutricional é afetada pela adubação nitrogenada, genótipo e

ambiente de cultivo. A estimativa da produtividade de grãos e da qualidade tecnológica da

farinha em tempo real por meio de índices obtidos por sensor de refletância, conhecido como

índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), pode auxiliar no manejo adequado da

cultura para obtenção de altas produtividades de grãos de qualidade. O objetivo deste trabalho

foi avaliar a qualidade nutricional do trigo influenciada pela adubação nitrogenada, cultivares

e processamento dos grãos, bem como a eficiência do NDVI em estimar a produtividade de

grãos e a qualidade tecnológica da farinha. Foram realizados dois estudos a campo sob o

delineamento experimental de blocos completos casualizados, em esquema fatorial. O

primeiro estudo foi conduzido no município de Ponta Grossa, PR em 2014, em esquema 4x6

com 4 repetições utilizando-se as cultivares Quartzo, Gralha Azul, Sinuelo e Toruk e seis

doses de N (0, 40, 80, 120, 160 e 200 kg ha-1

de N). No segundo estudo, conduzido em 2015,

os tratamentos consistiram de uma combinação de cinco cultivares de trigo (Gralha Azul,

Sinuelo, Toruk, CD 1104 e Vintecinco) em Ponta Grossa e três cultivares (Gralha Azul,

Sinuelo, Toruk) em Itaberá com seis doses de N (0, 40, 80, 120, 160 e 200 kg ha-1

de N). A

adubação nitrogenada melhorou a qualidade nutricional do trigo aumentando os teores de

proteína, Ca, Mg, Cu e Zn. No entanto, o conteúdo dos nutrientes reduziu de 45 a 94 % na

farinha em relação ao total contido nos grãos antes do processamento, o que atenuou os

benefícios causados pela adubação nitrogenada e de cultivar. O NDVI mostrou-se eficiente na

predição da produtividade de grãos e da qualidade tecnológica do trigo em função das

variações na disponibilidade de N.

Palavras-chave: Triticum aestivum, NDVI, agricultura de precisão. saúde humana.

________________________ 1Dissertação de Mestrado em Ciência do Solo. Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Setor

de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná. Curitiba. (63p.) Fevereiro, 2017.

viii

PRODUCTIVITY, INDUSTRIAL AND NUTRITIONAL QUALITY IN WHEAT

CULTURE2

Author: João Paulo Kruger Reznick

Advisor: Prof. Dr. Volnei Pauletti

Co-adviser: Dr. Gabriel Barth

Co-adviser: Profa. Dra. Glaciela Kaschuk

GENERAL ABSTRACT

Wheat (Triticum aestivum L.) plays a key role in human food as a source of essential

elements. However, the nutritional quality is affected by nitrogen fertilization, genotype and

cropping environment. The estimation of grain yield and the flour technological quality in real

time using indexes obtained by the reflectance sensor, known as normalized difference

vegetation index (NDVI), may help in the crop management to obtain high yields of grains

with high quality. The aim of this work was to evaluate the wheat nutritional quality

influenced by nitrogen fertilization, cultivars and grain processing, as well as the NDVI

efficiency in estimating grain yield and flour technological quality. Two field studies were

carried out under a randomized complete block design in a factorial scheme. The first study

was conducted in the city of Ponta Grossa, PR in 2014, in a 4x6 scheme with 4 replicates

using the cultivars Quartzo, Gralha Azul, Sinuelo and Toruk and six N doses (0, 40, 80, 120,

160 and 200 kg ha-1

of N). In the second study, conducted in 2015, the treatments consisted of

a combination of five wheat cultivars (Gralha Azul, Sinuelo, Toruk, CD 1104 and Vintecinco)

in Ponta Grossa and three cultivars (Gralha Azul, Sinuelo, Toruk) in Itaberá with six doses of

N (0, 40, 80, 120, 160 and 200 kg ha-1

of N). Nitrogen fertilization improved the wheat

nutritional quality by increasing protein, Ca, Mg, Cu and Zn contents. However, the nutrients

content decreased from 45 to 94 % in the flour in relation to the total contained in the grains

before processing, which attenuated the benefits caused by nitrogen fertilization and cultivar.

The NDVI proved be efficient in predicting grain yield and wheat technological quality as a

function of variations in N availability.

Keywords: Triticum aestivum, NDVI, precision agriculture, human health.

________________________ 2Soil Science Master Dissertation. Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Setor de Ciências

Agrárias, Universidade Federal do Paraná. Curitiba. (63 p.) February, 2017.

9

INTRODUÇÃO GERAL

O trigo (Triticum aestivum L.) está entre os três cereais mais produzidos em volume,

no mundo, ultrapassando 715 milhões de toneladas, sendo o segundo maior cultivo

responsável pela alimentação humana (FAO, 2015). No Brasil, a produção de trigo na safra

2016 alcançou 6,7 milhões de toneladas de grãos com produtividade média de 3.175 kg ha-1

,

representando 84 % da produção total de grãos entre as culturas cultivadas durante o inverno.

No cenário nacional, o Estado do Paraná é o maior produtor de trigo, apresentando na mesma

safra produção de 3,4 milhões de toneladas e produtividade média de 3.140 kg ha-1

(CONAB,

2017).

A importância econômica deste produto agrícola caracteriza-se pelas diversas formas

de utilização, desde o uso na alimentação animal até na humana, na forma de produtos

derivados da farinha obtida por processo industrial. O que determina o uso pela indústria de

alimentos é a qualidade do grão (EMBRAPA, 2017).

No entanto, as características indicativas de qualidade do trigo são influenciadas pela

adubação nitrogenada (Cazetta et al., 2008; Abedi et al., 2009; Park et al., 2014), pelo

genótipo (Johansson et al., 2001; Abedi et al., 2009; Wu et al., 2013) e pelas condições locais

ambientais e de solo (Abedi et al., 2010; Gao et al., 2012; Wu et al., 2013).

O nitrogênio é um dos nutrientes essenciais absorvido em maior quantidade pela

cultura do trigo (Daros et al., 2003) e um dos fatores mais limitantes à produtividade da

cultura (Meneghin et al. 2008). Tem papel fundamental no metabolismo vegetal, por ser

constituinte de enzimas, coenzimas, proteínas, fitocromos, clorofilas e ácidos nucleicos. Este

nutriente tem influência em atividades de enzimas reguladoras-chave envolvidas na formação

de proteínas no trigo. De modo geral, a aplicação do nutriente aumenta a atividade enzimática

da nitrato redutase (RN), glutamina sintetase (GS) e transaminase glutâmico pirúvica (TGP)

(Wu et al., 2013), melhorando a atividade destas enzimas. A atividade destas enzimas, tem

correlação positiva com o rendimento de grãos, e com o acúmulo de proteína e proporção de

Glutenina / Gliadina nos grãos (Wu et al., 2013).

A aplicação de nitrogênio é uma forma de promover a melhoria no teor e qualidade de

proteínas em grãos de trigo (Wu et al., 2013). Embora a concentração de proteína do grão

esteja associada a qualidade de panificação (Abedi et al., 2010), a composição nutricional é

um dos fatores críticos para a fabricação de pão, pois a concentração de minerais, em especial

Fe e Zn, possui grande relevância, devido a ampla ocorrência de deficiência em seres

humanos. No entanto, são vários os elementos essenciais para a vida humana que ocorrem na

farinha, entre eles estão, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Cu e Mn (Bouis e Welch, 2010) e o uso de

10

fertilizantes que contém N pode ter efeito significativo no acúmulo destes nutrientes nos grãos

(Grunes e Allaway, 1985).

De forma geral, a adubação nitrogenada em cobertura em trigo incrementa a

concentração (Cazetta et al., 2008; Abedi et al., 2010; Gao et al., 2012; Wu et al., 2013) e

composição de proteínas como gliadinas (Johansson et al., 2001; Wang et al., 2014) e

gluteninas (Johansson et al., 2001) nos grãos, produtividade de grãos, matéria seca da parte

aérea (Wu et al., 2013; Nunes et al., 2015) e o teor de N nos grãos (Souza et al., 2014; Nunes

et al., 2015). Embora a aplicação de N tenha efeito positivo nos componentes proteicos

contendo a gliadina e gluteninas, a concentração de proteínas é influenciada pelo genótipo,

sistema de cultivo e condições ambientais (Abedi et al., 2010). Além disso, a disponibilidade

de N pouco afeta a quantidade de albuminas e globulinas (Johansson et al., 2001; Abedi et al.,

2010) e a concentração de Fe e Zn nos grãos de trigo (Gao et al., 2012).

Os efeitos da adubação nitrogenada no trigo podem ocorrer de forma quadrática

(Heinemann et al., 2006; Trindade et al., 2006) ou linear (Hernandes et al., 2010; Souza et al.,

2014; Nunes et al., 2015). O aumento em todos os componentes protéicos apresenta

correlação com o aumento dos níveis de nitrogênio, porém, o seu efeito sobre a proteína do

grão depende da cultivar (Abedi et al., 2010). Heinemann et al. (2006) obtiveram aumento na

produtividade de biomassa com adubação nitrogenada em relação a ausência de nitrogênio.

Outros observaram respostas de aumentos crescentes na produtividade de grãos e de

nutrientes na farinha com o aumento das doses aplicadas (Shi et al., 2010). Em contraste, a

concentração de Fe e Zn é pouco afetada pela adubação nitrogenada (Gao et al., 2012).

Deste modo, o fornecimento adequado de nitrogênio através da adubação é

fundamental para alcançar rendimentos elevados, pois é o nutriente mais deficiente em

praticamente todos os tipos de solo, nas formas inorgânicas absorvidas pelas plantas de NO3-

e NH4+ (Okumura et al, 2011). Por outro lado, o excesso ou a deficiência de N pode limitar a

produtividade e a qualidade do grão. Doses elevadas de N podem promover maior

acamamento do trigo afetando a qualidade dos grãos (Penckowski et al., 2010). Ainda, pode

ocorrer efeito negativo entre potencial de rendimento e a qualidade dos grãos, já que

geralmente os aumentos de rendimento de grãos são acompanhados por redução no teor de

proteína no grão (Abedi et al., 2010).

As recomendações de doses de N a serem aplicadas na cultura do trigo, no Sul do

Brasil, levam em consideração a expectativa de rendimento, teor de matéria orgânica e cultura

anterior ao plantio (soja ou milho) (COMISSÃO..., 2015). No entanto, estes últimos

indicadores são pouco eficientes para estimar a necessidade de N com mais precisão, visto

11

que os processos de decomposição do resíduo e liberação do N são influenciados por muitos

fatores (Parton et al., 2007; Medrado et al., 2011; Acosta et al., 2014). Em levantamento

realizado na região Sul do Paraná, percebeu-se grande variação e discrepância na dose de

nitrogênio aplicada, variando de 50 a 100 kg ha-1

do em função do porte do cultivar (Pauletti

& Costa, 2002, Penckowski et al., 2010). Dessa forma, assume-se para a recomendação de N

doses pré-definidas e de modo uniforme para toda área, sem levar em consideração o estado

nutricional das plantas em tempo real, uma vez que este, é um bom indicador para detectar o

suprimento de N (Schächtl et al., 2005).

Nesse sentido, o uso de técnicas de sensoriamento remoto que realizem a previsão

exata do potencial de rendimento e o teor de proteínas nos grãos, de modo eficiente e em

tempo real, pode aperfeiçoar e otimizar o fornecimento de N na cultura do trigo.

O sensoriamento remoto pode ser uma alternativa para o monitoramento e diagnóstico

preciso do estado nutricional das plantas durante o ciclo de produção, bem como o

aperfeiçoamento nas técnicas de manejo do N. Técnicas de sensoriamento estão sendo

utilizadas na agricultura para obter vários índices de vegetação como indicadores de

biomassa, estado nutricional e da produtividade das culturas. Estes parâmetros podem ser

estimados pela caracterização da refletância, relação entre a radiação refletida pelo dossel e

radiação incidente, que está associada à quantidade de biomassa, teor de clorofila nas folhas e

potencial produtivo da cultura (Grohs et al., 2009).

Com os avanços tecnológicos na agricultura, vários sensores proximais estão

disponíveis para uso agrícola, como o Greenseeker (Feng et al., 2008; Povh et al., 2008; Erdle

et al., 2011; Bredemeier et al., 2013; Elazab et al., 2015; Spitkó et al., 2016), N-Sensor (Feng

et al., 2008; Erdle et al., 2011) e Crop Circle (Feng et al., 2008; Erdle et al., 2011; (Rissini et

al., 2015; Kapp Junior et al., 2016). Estes sensores fornecem leituras em diferentes

comprimentos de onda para registro de dados de refletância. Dentre os índices de vegetação

amplamente utilizados, os que utilizam bandas no infravermelho próximo e vermelho, como o

índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) (Rouse et al., 1973), que realiza a

medição da quantidade de clorofila e absorção de energia (Myneni et al., 1997). Na refletância

na região do infravermelho próximo, a vegetação apresenta alta reflexão da radiação incidente

(Povh et al., 2008), sendo utilizada para prever o acúmulo de biomassa e o estádio de

desenvolvimento da cultura (Peñuelas & Filella, 1998). Heinemann et al., (2006) reportaram

que o aumento da produção de grãos de trigo devido a adubação nitrogenada correlaciona-se

positivamente com o acúmulo de biomassa na planta. Este índice de vegetação apresenta alto

12

potencial para o manejo do N nos cereais de inverno, tais como trigo, triticale e cevada (Povh

et al., 2008).

Tem-se utilizado a refletância de culturas para indicar o estado nutricional (Zhao et al.,

2005), estimar a biomassa (Moger et al., 2004) e o rendimento de grãos (Grohs et al., 2009;

Bredemeier et al., 2013). Bredemeier et al. (2013) reportaram que o maior potencial produtivo

é proporcionado pela maior disponibilidade de N e maior acúmulo de biomassa e que as

maiores produtividades se relacionam com os maiores valores de NDVI. Do mesmo modo,

Povh et al. (2008) observaram valores superiores de NDVI em áreas que tinham recebido

maiores doses de N e apresentaram maior potencial produtivo. Além disso, os autores

verificaram que as relações entre NDVI com a produtividade de grãos e de biomassa possuem

interferência do estádio de desenvolvimento da cultura. As medidas de refletância para

previsão de biomassa também são dependentes do estádio de desenvolvimento da cultura

(Moger et al., 2004). Mais recentemente, utilizando sensoriamento remoto em grande escala,

Wang et al. (2014) estimaram o rendimento de grãos e teor de proteínas no trigo pela fusão de

multi-sensor e imagens de sensoriamento remoto multi-temporais.

No entanto, são escassos os estudos que investigam a relação entre índices espectrais,

como o NDVI, com o teor de proteína no trigo utilizando sensores proximais. A grande

vantagem agronômica é o complemento nas técnicas convencionais de recomendações e

possibilidade de diminuir o risco nas tomadas de decisão sobre a adubação nitrogenada na

cultura do trigo pela determinação do rendimento e teor de proteínas em tempo real. Uma vez

que há relatos de que a variação de aplicação de nitrogênio influencia nos componentes

proteicos contendo glutenina e gliadina, que consequentemente, induzem a variação na

concentração de proteína e volume de pão (Johansson et al., 2001). O objetivo geral deste

trabalho é avaliar a qualidade nutricional do trigo influenciada pela adubação nitrogenada,

cultivares e processamento dos grãos, bem como a eficiência do NDVI em estimar a

produtividade de grãos e a qualidade tecnológica da farinha.

O presente trabalho encontra-se dividido em dois capítulos:

Capítulo 1 – Diferenças na qualidade nutricional proporcionadas por cultivares e adubação

nitrogenada são reduzidas pelo processamento industrial do trigo.

Capítulo 2 – Estimativa de campo da produtividade de grãos e qualidade tecnológica da

farinha de trigo.

13

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18

CAPÍTULO 1. DIFERENÇAS NA QUALIDADE NUTRICIONAL

PROPORCIONADAS POR CULTIVARES E ADUBAÇÃO NITROGENADA SÃO

REDUZIDAS PELO PROCESSAMENTO INDUSTRIAL DO TRIGO1

RESUMO

O trigo (Triticum aestivum L.) possui papel fundamental na alimentação humana como fonte

de elementos essenciais. O uso de diferentes cultivares e de adubação nitrogenada pode

aumentar a qualidade do grão do trigo, mas o processamento pode diminuir a fração de

nutrientes que permanece na farinha. Dois experimentos de campo foram conduzidos com o

objetivo de avaliar a qualidade nutricional de grãos e farinha influenciada pela adubação

nitrogenada, cultivares e processamento (moagem) dos grãos. Os experimentos foram

conduzidos nos municípios de Ponta Grossa, Estado do Paraná de clima Cfb e Itaberá, Estado

de São Paulo de clima Cfa, no Brasil durante a safra de inverno de 2015. O delineamento

experimental foi em blocos casualizados em esquema fatorial com três repetições. Os

tratamentos consistiram de uma combinação de cinco cultivares de trigo (Gralha Azul, TBIO

Sinuelo, TBIO Toruk, CD 1104 e ORS Vintecinco) em Ponta Grossa e três cultivares (Gralha

Azul, TBIO Sinuelo, TBIO Toruk) em Itaberá com seis doses de N (0, 40, 80, 120, 160 e 200

kg ha-1

de N). As cultivares de trigo variam em concentração e acúmulo de nutrientes e

proteína nos grãos e na farinha. A adubação nitrogenada melhorou a qualidade nutricional dos

grãos pelo incremento de proteína, Ca, Mg, Cu e Zn. Entretanto, o processamento dos grãos

reduziu expressivamente a concentração de proteínas e nutrientes minerais na farinha e

alterou as diferenças entre cultivares e os benefícios da adubação nitrogenada na qualidade

nutricional. Após a moagem, os nutrientes seguem a seguinte ordem de retenção na farinha:

proteína>Ca>Fe>Cu>P>K>Mg≈Zn>Mn. A determinação dos teores nutricionais no grão não

é adequada como indicador da qualidade da farinha.

Palavras chave: qualidade nutricional, saúde humana, farinha, Triticum aestivum.



19

CHAPTER 1. DIFFERENCES IN NUTRITIONAL QUALITY PROVIDED BY

CULTIVARS AND NITROGEN FERTILIZERS ARE REDUCED BY THE

INDUSTRIAL PROCESSING OF WHEAT2

ABSTRACT

The wheat (Triticum aestivum L.) plays a key role in human food as a source of essential

elements. The use of different cultivars and nitrogen fertilization may increase the wheat grain

quality, but processing may decrease the fraction of nutrients remaining in the flour. Two

field experiments were conducted with the objective of evaluating the nutritional quality of

grains and flour influenced by nitrogen fertilization, cultivars and grain processing (milling).

The experiments were conducted in Ponta Grossa, State of Paraná, Cfb climate, and Itaberá,

State of São Paulo, Cfa climate, during the winter of 2015. The experimental design was a

randomized block design, in factorial scheme, with three replications. The treatments

consisted of a combination of five wheat cultivars (Gralha Azul, TBIO Sinuelo, TBIO Toruk,

CD 1104 e ORS Vintecinco) in Ponta Grossa and three cultivars (Gralha Azul, TBIO Sinuelo,

TBIO Toruk) in Itaberá with six N doses (0, 40, 80, 120, 160 and 200 kg ha -1

of N). Wheat

cultivars vary in concentration and accumulation of nutrients and protein in grains and flour.

Nitrogen fertilization improved the nutritional quality of the grains by increasing protein, Ca,

Mg, Cu and Zn. However, the grain processing significantly reduced the proteins and

minerals nutrients concentration in the flour and altered the differences between cultivars and

the benefits of nitrogen fertilization in nutritional quality. After milling, the nutrients follow

the following retention order in the flour: protein> Ca> Fe> Cu> P> K> Mg≈Zn> Mn. The

determination of the nutritional contents in the grain is not adequate as an indicator of the

quality of the flour.

Key words: nutritional quality, human health, flour, Triticum aestivum.



20

1.1 INTRODUÇÃO

Como uma importante fonte de proteínas, macro e micronutrientes o trigo é um dos

cereais mais produzidos em volume no mundo, ultrapassando 715 milhões de toneladas,

sendo o segundo maior cultivo responsável pela alimentação humana (FAO, 2015). No

entanto, ao longo das últimas décadas a concentração de nutrientes nos grãos desta espécie

vem diminuindo com a seleção e introdução de novas cultivares de altas produtividades (Fan

et al., 2008; Hussain et al., 2012).

Na maioria dos países os produtos alimentares à base de trigo são fabricados com a

farinha que é o endosperma refinado a partir da exclusão do germe (embrião) e camadas

periféricas (farelo) durante a moagem e processamento dos grãos. A concentração de proteína

e de nutrientes minerais em grãos e em farinhas depende do genótipo utilizado, tipo de solo e

condições ambientais do local de cultivo (Calderini e Ortiz-monasterio, 2003; Gao et al.,

2012). A adubação nitrogenada além de aumentar a produtividade (Nunes et al., 2015; Li et

al., 2016) também pode promover a melhoria nos teores de proteínas (Abedi et al., 2009; Shi

et al., 2010; Gao et al., 2012; Wu et al., 2013) e nutrientes nos grãos (Shi et al., 2010;

Svečnjak et al., 2013; Wang et al., 2014; Zhao et al., 2015). Entretanto, os estudos com

adubação nitrogenada comumente avaliam apenas a concentração de nutrientes nos grãos e

raramente na farinha, apesar do consumo de produtos derivados de farinha ser muito superior

aos provenientes de grãos inteiros. Abordagens em grãos não parecem ser tão promissoras,

pois há evidencia de que o aumento do teor de alguns nutrientes como Fe e Zn proporcionado

pela adubação nitrogenada resulta em menores aumentos na farinha e principalmente nas

frações residuais da produção desta, como no farelo (Shi et al., 2010).

O processamento (moagem) transforma o grão de trigo em farinha e reduz uma

quantidade substancial de nutrientes na farinha branca em comparação com grãos inteiros e

concentra a maioria no farelo (Cubadda et al., 2009; Shi et al., 2010). Os nutrientes

geralmente estão concentrados no embrião e na camada de aleurona do grão de trigo (Ozturk

et al., 2006; Cakmak et al., 2010) que também são ricos em proteínas (Lott e Spitzer, 1980).

Entretanto, para determinar a extensão da perda mineral na farinha de trigo é importante

considerar o genótipo, as condições de moagem e principalmente o rendimento de moagem

(taxa de extração de farinha), que é a quantidade de farinha produzida a partir dos grãos. As

variedades comerciais de trigo geralmente apresentam taxas de extrações de farinhas menores

que 80 % (Poutanen, 2012) e uma pequena ou nenhuma parcela de farelo e germe (embrião)

fica remanescente na farinha final (Dewettinck et al., 2008).

21

A introdução de novas cultivares de alta produtividade de grãos e alterações nas

práticas de manejo, como a adubação nitrogenada, requerem estudos atualizados quanto aos

efeitos no teor e na distribuição de proteína e nutrientes nos grãos e, especialmente, na farinha

de trigo. Estudos sobre efeito da adubação nitrogenada após o processamento dos grãos são

escassos na literatura, sobretudo considerando nutrientes minerais, que também são essenciais

para a vida humana (Bouis e Welch, 2010). Essas informações permitem uma melhor

compreensão da perda nutricional como consequência da moagem para estabelecer, por

exemplo, se há necessidade e quais nutrientes necessitam ser suplementados.

Em função do exposto, os objetivos do estudo foram (i) determinar diferenças

proporcionadas na qualidade nutricional do trigo em função de cultivares e adubação

nitrogenada e, (ii) determinar o efeito do processamento dos grãos na qualidade da farinha.

1.2 MATERIAL E MÉTODOS

1.2.1 Área experimental

Dois experimentos foram conduzidos a campo localizados nos municípios de Ponta

Grossa, PR nas coordenadas geográficas de 25º00'48'' (S) e 50º09'7'' (O), altitude de 1000 m e

de Itaberá, SP, nas coordenadas 49º09'00'' (S) e 50º09'7'' (O) com altitude de 735 m, Sul do

Brasil, durante a safra de inverno de 2015. As principais características químicas dos solos de

cada local determinadas antes da semeadura, são apresentadas na Tabela 1. O clima da região

de Ponta Grossa segundo a classificação de Köppen é do tipo Cfb e de Itaberá Cfa. As médias

de temperatura e precipitação pluvial acumulada durante a condução dos experimentos foram

de 17,22 oC, 18,72

oC e 768 e 686 mm respectivamente para Ponta Grossa e Itaberá. Os

valores de temperatura média e os totais por decêndios de precipitação pluvial, durante o

período de condução dos experimentos, estão apresentados na Figura 1.

Tabela 1. Características químicas dos solos nas profundidades (Prof.) de 0 – 10 cm e 10 – 20

cm antes da semeadura do experimento, em Ponta Grossa (PR) e Itaberá (SP), Brasil, 2015.

Local Prof. MO pH P* Ca Mg K H+Al Al CTC V

cm g dm³ CaCL2

mg dm³

mmolc dm³

%

Ponta Grossa 0-10 32,0 5,4 67,0 29,0 15 2,8 29 0,0 75,8 61,7

10-20 23,0 5,0 42,0 23,0 12 2,3 32 0,8 69,3 53,8

Itaberá 0-10 27,0 5,2 50,0 32,0 13 5,0 26 0,0 76,0 66,0

10-20 21,0 4,5 35,0 15,0 6 3,4 46 6,2 70,4 35,0

*Determinado por resina aniônica.

22

Figura 1. Precipitação, temperatura média e radiação solar por decêndios durante a condução

dos experimentos em Ponta Grossa, PR (A) e Itaberá, SP (B), Brasil, 2015.

a= Semeadura, b= Aplicação de nitrogênio, c= Colheita.

1.2.3 Tratamentos e delineamento experimental

O delineamento experimental utilizado foi o de blocos completos casualizados com

três repetições, em esquemas fatoriais 5x6 e 3x6 para os experimentos realizados em Ponta

Grossa e Itaberá, respectivamente. Os tratamentos consistiram de uma combinação de

cultivares de trigo (Triticum aestivum L.), sendo cinco no experimento de Ponta Grossa (BRS

Gralha Azul, TBIO Sinuelo, TBIO Toruk, CD 1104 e ORS Vintecinto) e três no experimento

de Itaberá (BRS Gralha Azul, TBIO Sinuelo, TBIO Toruk), com seis doses de nitrogênio (0,

40, 80, 120, 160 e 200 kg ha-1

de N). A área de cada parcela foi de 15 m2. A semeadura foi

realizada em 23 de Junho (Ponta Grossa) e 14 de Outubro (Itaberá) do ano de 2015 após o

cultivo de milho, adotando-se o espaçamento entre linhas de 0,17 m. Todas as parcelas

receberam adubação de 30 kg ha-1

de N, 60 kg ha-1

de P2O5 e 60 kg ha-1

de K2O no sulco de

semeadura. O restante do N correspondente a cada tratamento foi aplicado a lanço no estádio

de perfilhamento, utilizando como fonte a uréia (46 % de N).

0

5

10

15

20

25

020406080

100120140160180

Tem

per

atura

méd

ia (

°C)

e R

adia

ção (

MJ.

m2 d

ia)

Pre

cipit

ação

(m

m)

0

5

10

15

20

25

020406080

100120140160180

Tem

per

atura

méd

ia (°C

)

e R

adia

ção (

MJ.

m2 d

ia)

Pre

cipit

ação

(m

m)

Decêndios

Precipitação Temp. média Radiação

a b c

a b c

A

B

23

1.2.4 Produtividade de grãos e de farinha

No ponto de maturação fisiológica foi realizada a colheita dos grãos de cada parcela,

utilizando uma colhedora automotriz de parcelas. Os grãos colhidos foram pesados e a

produtividade determinada em kg ha-1

, na umidade de 130 g kg-1

. Posteriormente, colocou-se

amostras de grãos de cada parcela em estufa com ventilação forçada de ar para secagem à 60 °

C ± 2 ° C até peso constante. Uma subamostra dos grãos de aproximadamente 50 g foi moída

em moinho de facas, modelo Willye e utilizada para determinação do teor de nutrientes. Outra

subamostra de 2 kg de grãos de cada parcela foi utilizada para produção de farinha e

determinando-se o rendimento de moagem (taxa de extração de farinha) pelo método da

AACC n,° 26-10A (2000). Multiplicando-se a produtividade de grãos da parcela pelo

rendimento de extração de farinha médio da cultivar, obteve-se a produtividade de farinha.

Uma amostra da farinha produzida também foi utilizada para determinação do teor de

nutrientes.

1.2.5 Proteína, macro e micronutrientes em grãos e farinha

Os teores de nitrogênio nos grãos e na farinha foram determinados por combustão seca

em analisador elementar (CNHS, VARIO EL III®). O teor de N-total foi multiplicado por

6,25, obtendo-se a porcentagem de proteína tanto nos grãos quanto na farinha.

Os nutrientes fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), ferro (Fe), cobre

(Cu), manganês (Mn) e zinco (Zn) foram extraídos por digestão ácida, conforme descrito em

(Martins e Reissmann, 2007) e determinados através de espectrofotometria de emissão óptica

com plasma indutivamente acoplado (ICP - OES, VARIAN 720 - ES).

O conteúdo de nutrientes nos grãos e farinha foi calculado considerando o teor do

nutriente, a produtividade de grãos e de farinha. A partir destes dados calculou-se a

porcentagem de retenção de proteína e nutrientes que permaneceram na farinha, após o

processamento dos grãos, considerando a seguinte fórmula:

% retenção= {(Conteúdo do nutriente farinha / Conteúdo do nutriente no grão) X 100} (1)

1.2.6 Análise estatística

Os dados obtidos foram submetidos ao teste de homogeneidade de variâncias de

Bartlett e posteriormente à análise de correlação linear de Pearson, análise de variância

24

(ANOVA) (Tabela 2) e em caso de significância as médias foram comparadas pelo teste de

Tukey (p<0,05).

1.3 RESULTADOS

1.3.1 Produtividade e teor de proteína

No experimento realizado em Ponta Grossa, não houve interação entre cultivar e dose

de N para produtividade de grãos e de farinha e teor de proteína nos grãos e farinha (Tabela

2). A aplicação de N aumentou a produtividade de grãos e farinha e o teor de proteína nos

grãos e farinha (Tabela 3) de 158,1 para 172,8 g kg-1

no grão e de 135,0 para 149,1 g kg-1

na

farinha, correspondendo a um aumento de 9,3 e 10,4 %, respectivamente.

Em Itaberá, a adubação nitrogenada não alterou a produtividade de grãos e de farinha,

mas aumentou o teor de proteína na farinha (Tabela 3), em proporções que variaram entre as

cultivares (Tabela 2). Em média, os acréscimos foram de 9,7% e 21,6% nos grãos e farinha,

respectivamente, porém sem efeito significativo nos grãos. Aumento maior foi observado na

cultivar Gralha Azul, com incremento de 25,1 % e menor nas cultivares Toruk e Sinuelo, com

incrementos de 21,3 % e 17,9 %, respectivamente (dados não apresentados). Demonstrando

que a adubação nitrogenada tem efeito consistentemente maior no teor de proteínas da farinha

do que nos grãos. Maiores teores de proteína ocorreram na cultivar CD 1104 seguida da

Gralha Azul em Ponta Grossa na farinha e na Gralha Azul nos grãos e na farinha em Itaberá

(Tabela 4).

Correlacionando produtividade de grãos com o teor de proteína na farinha, somente foi

observada significância (p<0,05) no experimento realizado em Ponta Grossa (r=0,37). Porém,

maiores teores nos grãos refletiram em maiores teores da farinha, com correlação positiva

(p<0,01) nos dois experimentos entre os teores encontrados nos grãos e na farinha (r=0,69 em

Ponta Grossa e r=0,77 em Itaberá).

25

Tabela 2. Análise de variância dos fatores experimentais (FE) e suas interações sobre a

produtividade (PROD), concentração de proteína (PB) e nutrientes minerais do experimento

de Ponta Grossa (PR) e Itaberá (SP), Brasil, 2015.

FE GL PROD PB K Ca P Mg Mn Cu Fe Zn

Ponta Grossa (PR)

Grãos

Cultivar (C) 4 ** NS * ** ** ** ** ** ** **

Dose N (D) 5 ** ** NS NS ** NS NS ** NS **

C x D 20 NS NS NS NS ** ** NS NS NS NS

Farinha

Cultivar (C) 4 ** ** ** ** ** ** ** ** NS **

Dose N (D) 5 ** ** NS NS NS NS NS ** NS NS

C x D 20 NS NS NS NS * NS NS NS NS NS

Itaberá (SP)

Grãos

Cultivar (C) 2 NS ** NS ** * ** ** ** ** **

Dose N (D) 5 * * NS * NS NS NS * * **

C x D 10 NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS

Farinha

Cultivar (C) 2 NS ** NS ** ** ** ** ** ** **

Dose N (D) 5 NS ** NS NS NS NS NS NS * **

C x D 10 NS * NS NS NS NS NS NS NS NS

** e * = significativo aos níveis p<0,01 e 0,05 pelo teste F, respectivamente, NS = não significativo.

1.3.2 Concentração de nutrientes nos grãos e farinha

De forma geral e recorrente, a concentração dos nutrientes minerais reduz

expressivamente na farinha em relação aos grãos (Tabelas 3 e 4) e as variações observadas

nos teores de nutrientes nos grãos proporcionadas pela aplicação de N são minimizadas ou

ausentes na farinha (Tabela 3).

Com exceção do P, não houve interação entre cultivares e doses de N em ambos

experimentos quanto a concentração de nutrientes nos grãos e na farinha de trigo (Tabela 2).

A aplicação de N diminuiu o teor de P nos grãos de trigo em Ponta Grossa, e aumentou o teor

de Ca, Cu e Zn nos grãos e de Mg e Zn na farinha em Itaberá (Tabela 3). Considerando o

maior valor obtido com a adubação nitrogenada houve aumento de até 114,3 %, 9,3 % e 43,2

% dos teores de Ca, Cu e Zn nos grãos, respectivamente em Itaberá, entretanto, na farinha não

houve diferença no teor de Ca e Cu e a variação máxima observada para o Zn foi de 25,0 %

(de 6,0 para 7,5 mg kg-1

), respectivamente.

26

A concentração de nutrientes nos grãos e na farinha de trigo foi influenciada pelas

diferentes cultivares, independente do local do experimento (Tabelas 2 e 4). A única exceção

foi K nos grãos e na farinha em Itaberá.

Tabela 3. Produtividade (PROD), concentração de proteína (PB) e nutrientes de grãos e

farinha de trigo em função de doses de nitrogênio, Ponta Grossa (PR) e Itaberá (SP), Brasil,

2015.

Fração Dose N PROD PB K Ca P Mg Mn Cu Fe Zn

(kg ha-1) (kg ha-1) ---------------- (g kg-1) ------------------- --------------- (mg kg-1) -------------

Ponta Grossa (PR)

Grão 0 1315 d 158,1 b 4,53 a 0,33 a 3,79 a 1,52 a 37,7 a 4,2 a 26,4 a 36,7 ab

40 2024 c 159,0 b 4,67 a 0,39 a 3,58 b 1,49 a 34,7 a 3,5 c 19,7 a 32,6 b

80 2489 b 160,2 b 4,50 a 0,36 a 3,52 b 1,47 a 37,3 a 3,8 abc 23,5 a 37,2 ab

120 2840 ab 169,1 ab 4,45 a 0,35 a 3,51 b 1,50 a 36,0 a 4,2 ab 24,8 a 37,1 ab

160 2954 a 163,3 ab 4,59 a 0,32 a 3,49 b 1,49 a 34,6 a 3,7 bc 21,6 a 37,0 ab

200 3017 a 172,8 a 4,72 a 0,40 a 3,49 b 1,48 a 35,0 a 4,0 abc 25,9 a 41,1 a

Farinha 0 825 d 135,0 cd 1,11 a 0,15 a 1,17 a 0,33 a 4,98 a 1,6 ab 9,4 a 7,7 a

40 1290 c 133,2 d 1,08 a 0,16 a 1,15 a 0,32 a 4,68 a 1,4 c 7,0 a 6,8 a

80 1596 b 135,8 cd 1,15 a 0,16 a 1,11 a 0,33 a 5,02 a 1,5 bc 8,4 a 7,6 a

120 1766 ab 140,4 bc 1,11 a 0,17 a 1,15 a 0,33 a 4,65 a 1,5 abc 8,2 a 7,9 a

160 1831 ab 142,1 b 1,11 a 0,17 a 1,12 a 0,31 a 4,26 a 1,6 abc 8,4 a 7,6 a

200 1926 a 149,1 a 1,02 a 0,16 a 1,15 a 0,32 a 4,67 a 1,7 a 9,1 a 8,2 a

Itaberá (SP)

Grão 0 3648 a 141,6 a 4,23 a 0,21 b 2,85 a 1,28 a 43,1 a 4,3 b 29,4 a 22, 9 c

40 3910 a 138,0 a 4,20 a 0,34 ab 2,87 a 1,32 a 43,1 a 4,3 ab 39,6 a 23,1 c

80 4150 a 154,1 a 3,93 a 0,25 ab 2,82 a 1,34 a 43,2 a 4,5 ab 24,9 a 23,9 c

120 4161 a 150,2 a 4,22 a 0,45 a 2,56 a 1,26 a 42,0 a 4,4 ab 31,8 a 24,8 bc

160 4128 a 155,3 a 4,03 a 0,45 a 2,68 a 1,33 a 44,1 a 4,7 a 31,1 a 32,8 a

200 4145 a 153,9 a 4,21 a 0,41 ab 2,75 a 1,32 a 44,0 a 4,6 ab 40,9 a 30,5 ab

Farinha 0 2248 a 111,7 d 0,97 a 0,17 ab 1,05 a 0,28 b 4,65 a 1,9 a 11,4 a 6,0 bc

40 2464 a 119,5 c 1,08 a 0,16 b 1,07 a 0,31 ab 4,88 a 1,8 a 10,2 a 5,4 c

80 2671 a 124,5 bc 1,09 a 0,17 ab 1,09 a 0,32 ab 5,00 a 2,2 a 15,7 a 6,4 abc

120 2558 a 123,8 bc 1,02 a 0,17 ab 1,04 a 0,31 ab 5,16 a 1,9 a 17,5 a 6,4 abc

160 2553 a 130,2 ab 1,09 a 0,19 a 1,04 a 0,32 ab 5,05 a 2,0 a 13,3 a 7,5 a

200 2627 a 135,8 a 1,18 a 0,18 ab 1,06 a 0,33 a 5,34 a 2,4 a 17,5 a 7,0 ab

Para cada fração, médias da coluna seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p<0,05.

nd = não determinado.

A diferença observada entre cultivares na concentração de Fe nos grãos em Ponta

Grossa, foi atenuada na farinha, porém se manteve em Itaberá, com os maiores teores na

cultivar Gralha Azul. No experimento de Ponta Grossa as concentrações de K e Mg nos grãos

27

foram maiores na cultivar Toruk e inferiores na CD 1104 e Gralha Azul, porém na farinha o

teor de K é maior na CD 1104 e de Mg na Gralha Azul. Em Itaberá, as diferenças para o Mg

ocorreram do mesmo modo que em Ponta Grossa, com a cultivar Gralha Azul contendo os

menores teores nos grãos e maiores na farinha. Para Mn o resultado é praticamente idêntico,

com a cultivar Gralha Azul mantendo mais deste nutriente na farinha, apesar de apresentar

menor teor nos grãos. Para Fe e Zn, as diferenças entre cultivares se mantém nos grãos e na

farinha, com as cultivares Gralha Azul, Sinuelo e CD 1104 em Ponta Grossa e Gralha Azul

em Itaberá com os maiores teores (Tabela 4).

Tabela 4. Teor de proteína (PB) e nutrientes minerais de grãos e farinha de diferentes

cultivares de trigo. Ponta Grossa (PR) e Itaberá (SP), Brasil, 2015.

Cultivar PB K Ca P Mg Mn Cu Fe Zn

Fração ---------------------- (g kg-1) ---------------------- ---------------- (mg kg-1) --------------

Ponta Grossa (PR)

Grão Gralha Azul 160,3 a* 4,37 b 0,38 a 3,56 a 1,41 c 35,6 bc 3,90 ab 26,0 a 38,2 a

Sinuelo 163,6 a 4,70 ab 0,23 b 3,68 a 1,49 b 40,5 a 4,16 a 27,4 a 41,7 a

Toruk 160,8 a 4,88 a 0,41 a 3,58 a 1,57 a 39,0 ab 3,72 bc 26,1 ab 32,6 b

CD 1104 167,7 a 4,39 b 0,34 ab 3,66 a 1,51 ab 30,6 d 4,21 a 21,1 ab 38,9 a

Vintecinco 166,2 a 4,56 ab 0,44 a 3,34 b 1,46 bc 33,7 cd 3,44 c 17,6 b 33,5 b

Farinha Gralha Azul 140,4 b 1,08 ab 0,18 a 1,26 a 0,38 a 5,39 a 1,60 ab 9,02 a 8,79 a

Sinuelo 136,9 bc 0,91 b 0,14 b 1,21 a 0,32 bc 5,21 a 1,77 a 9,03 a 8,29 ab

Toruk 135,2 c 1,11 ab 0,17 ab 0,98 b 0,30 bc 4,09 b 1,23 c 7,11 a 6,05 c

CD 1104 145,8 a 1,26 a 0,15 b 1,22 a 0,31 b 4,25 b 1,66 ab 8,42 a 7,75 ab

Vintecinco 137,9 bc 1,13 ab 0,15 b 1,04 b 0,28 c 4,60 ab 1,52 b 8,59 a 7,19 bc

Itaberá (SP)

Grão Gralha Azul 157,6 a 3,90 a 0,52 a 2,60 b 1,23 c 41,2 b 4,89 a 40,9 a 30,1 a

Sinuelo 147,1 b 4,28 a 0,21 b 2,88 a 1,32 b 45,3 a 4,73 a 28,1 b 28,8 b

Toruk 141,8 b 4,23 a 0,33 b 2,79 ab 1,38 a 43,3 ab 3,84 b 29,9 b 23,6 b

CD 1104 nd nd nd nd nd nd nd nd nd

Vintecinco nd nd nd nd nd nd nd nd nd

Farinha Gralha Azul 133,7 a 1,03 a 0,19 a 1,11 a 0,33 a 5,87 a 3,09 a 22,5 a 7,68 a

Sinuelo 118,9 b 1,05 a 0,15 b 1,08 a 0,30 b 5,23 b 1,69 b 10,8 b 6,15 b

Toruk 120,2 b 1,12 a 0,17 a 0,99 b 0,30 b 3,95 c 1,35 b 9,5 b 5,54 b



*Para cada fração, médias da coluna seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p<0,05.

nd = não determinado.

Correlacionando produtividade de grãos com o teor de nutrientes na farinha, somente

foi observada significância (p<0,05) para o teor de K (r=0,51) e de Mg (r=0,56) na farinha em

28

Itaberá. Houve correlação positiva (p<0,01) nos dois experimentos entre os teores

encontrados nos grãos e na farinha apenas para Cu (r=0,59 em Ponta Grossa e r=0,66 em

Itaberá) e Zn, (r=0,58 em Ponta Grossa e r=0,68 em Itaberá). As correlações, apesar de

apresentam coeficientes não muito altos, indicam que maiores teores nos grãos refletiram em

maiores teores da farinha.

1.3.3 Distribuição de proteína e nutrientes no grão

As taxas médias de extração de farinha das cultivares foram de 65,2 %, 61,2 %, 60,4

%, 62,4 % e 65,8 %, respectivamente, para Gralha Azul, Sinuelo, Toruk, CD 1104 e

Vintecinco no experimento de Ponta Grossa e de 58,6 %, 65,2 % e 66,1 % para Gralha Azul,

Sinuelo e Toruk, respectivamente no experimento de Itaberá. Considerando estes valores, as

porcentagens do conteúdo de proteína bruta e dos nutrientes na farinha em relação ao

conteúdo total do grão são apresentadas na Tabela 5. Em média entre os dois locais, a

retenção dos nutrientes na farinha após a moagem segue a seguinte ordem:

PB>Ca>Fe>Cu>P>K>Mg≈Zn>Mn. Entre 50,8 e 55,5 % da proteína é depositada na farinha,

com a cultivar Toruk uma das cultivares com maiores valores e a Sinuelo os menores,

evidenciado no experimento de Itaberá.

Tabela 5. Distribuição porcentual de proteína bruta (PB) e nutrientes na farinha de cultivares

de trigo em relação ao total acumulado nos grãos.

Cultivar PB K Ca P Mg Mn Cu Fe Zn

----------------------------------------------------- (%) -----------------------------------------------------------

Ponta Grossa (PR)

Gralha Azul 53,3 a* 15,0 ab 31,5 ab 21,5 a 16,0 a 9,2 a 25,0 bc 24,6 a 14,0 a

Sinuelo 52,3 a 12,2 b 43,3 a 20,6 ab 13,6 b 8,0 ab 26,5 ab 23,4 a 12,5 a

Toruk 55,0 a 15,1 ab 30,0 b 17,9 b 12,4 b 6,9 b 21,8 c 23,4 a 12,4 a

CD 1104 53,4 a 17,9 a 29,5 b 20,4 ab 13,4 b 8,6 a 24,4 bc 33,7 a 12,4 a

Vintecinco 54,8 a 16,5 a 27,0 b 20,8 a 12,9 b 9,1 a 30,0 a 35,4 a 14,6 a

Itaberá (SP)

Gralha Azul 51,5 ab 16,6 a 26,1 b 26,2 a 16,6 a 8,7 a 38,9 a 37,6 a 16,0 a

Sinuelo 50,8 b 15,8 a 57,4 a 23,5 b 14,0 b 7,2 b 22,3 b 27,0 a 15,7 a

Toruk 55,5 a 17,9 a 43,1 a 23,2 b 14,3 b 6,0 c 23,0 b 31,9 a 15,9 a



*Para cada local, as médias da coluna seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey, p<0,05: nd = não determinado.

29

O Ca é o mineral que mais permanece na farinha, com valores variando muito entre as

cultivares de 26,1 e 57,4 % e com a cultivar Sinuelo estando entre as de maior valor. O

nutriente que menos permanece na farinha é o Mn, com valores que variam apenas entre 6,0 e

9,0 % do total acumulado nos grãos. Os demais elementos também diminuem

expressivamente após o processamento, sendo que menos de 1/3 permanece na farinha.

De forma geral ocorreram diferenças entre as cultivares praticamente em todos os

nutrientes avaliados, mas a Gralha Azul esteve sempre entre as que mais depositaram

nutrientes na farinha, com exceção do Ca.

1.4 DISCUSSÃO

A introdução de novas cultivares de alto rendimento de grãos tem proporcionado redução

nos teores nutricionais dos grãos de trigo (Fan et al., 2008; Hussain et al., 2012). Embora, o

rendimento de grãos em trigo seja frequentemente aumentado pela adubação nitrogenada

(Abedi et al., 2009; Wu et al., 2013; Nunes et al., 2015; Li et al., 2016), as consequências na

qualidade nutricional da farinha divergem em relação à qualidade do grão. Ainda, os efeitos

observados na produtividade, concentração de proteína e na qualidade nutricional de grãos e

farinha de trigo divergem entre os experimentos (Tabela 3 e 4), sugerindo uma forte

influência de fatores ambientais, como precipitação e temperatura nestas características. É

provável que a uréia aplicada tenha sofrido volatilização em função da baixa umidade e das

elevadas temperaturas no momento da aplicação em Ponta Grossa (Figura 1). Em virtude da

baixa umidade no solo e temperaturas altas são fatores que aumentam as perdas de amônia a

partir da aplicação de uréia não incorporada ao solo (Ernani, 2003).

Houve diminuição expressiva dos teores de proteína e nutrientes na farinha em relação

ao observado nos grãos (Tabela 3) e, em geral adubação nitrogenada causou variações na

qualidade nutricional dos grãos, porém, o processamento industrial que resultou na produção

da farinha, atenuou estes benefícios. Exceção foi para proteína cuja diferença entre aplicar ou

não N foi ampliada na farinha. O aumento no teor de proteína nos grãos como efeito da

adubação nitrogenada também foi observado por Gao et al. (2012) e Wu et al. (2013). O

nitrogênio melhora a atividade das principais enzimas reguladoras que estão envolvidas na

formação de proteínas no trigo, tais como nitrato redutase, glutamina sintetase e transaminase

glutâmica pirúvica (Wu et al., 2013). Os aumentos nos teores de Ca, Zn e Cu nos grãos

proporcionados pela adubação nitrogenada foram semelhantes aos encontrados por Svečnjak

et al. (2013) para Zn (9,2 %) e Cu (13,2 %) em experimentos com baixo (67 kg ha-1

) e alto

(194 kg ha-1

) fornecimento de N. A ausência de efeito nos demais nutrientes, provavelmente

30

está ligada à diferentes capacidades para translocação dentro da planta. Em trigo, o Zn

apresenta boa remobilização para os grãos, enquanto o Mn possui fraca remobilização para os

grãos (Pearson e Rengel, 1994). Alguns pesquisadores relatam que em trigo cultivado em

campo, o Fe apresenta remobilização muito limitada para o grão (apenas de 5 % a 20 %),

enquanto o Cu é facilmente remobilizado para os grãos (32 %; 60 %) (Miller et al., 1993;

Hocking, 1994). O aumento no teor de Ca pode estar relacionado à maior necessidade do

nutriente nos grãos para formação da parede celular (Ferreira et al., 2001) enquanto a

diminuição do teor de P nos grãos do experimento de Ponta Grossa se deve ao efeito de

diluição devido ao aumento de produtividade de grãos (Tabela 3). Correlação negativa (r=-

0,50, p<0,01) foi observada entre estes dois componentes. É comum observar relação inversa

entre produtividade de grãos e teores de nutrientes minerais em grãos de trigo (Oury et al.,

2006; Fan et al., 2008; Liu et al., 2014).

Com exceção do teor de proteína e Zn, as cultivares que apresentaram as maiores

teores de nutrientes nos grãos não foram as mesmas na farinha (Tabela 4). Variações entre

genótipos quanto à concentração de proteína e nutrientes nos grãos também foi relatada por

Calderini e Ortiz-Monasterio (2003). Entre as cultivares, a Gralha Azul é a que teve os

maiores teores de Fe nos grãos (40,9 mg kg-1

) e, junto com a Sinuelo (41,7 mg kg-1

), teve os

maiores teores de Zn (Tabela 4). Estes teores são superiores a exigência média a ser alcançada

nos valores alvo referenciada pelo programa HarvestPlus de Biofotificação, de 30 mg kg-1

para Fe e 40 mg kg-1

para Zn (Bouis et al., 2011).

O fato de que as cultivares que apresentaram os maiores teores de nutrientes nos grãos

não serem as mesmas com os maiores teores na farinha, indica variações na partição dos

nutrientes dentro do grão. Exceção, como comentado anteriormente, para proteína e Zn. Isso

significa que a análise do teor de nutrientes nos grãos não é um bom indicador da qualidade

nutricional da farinha. A ausência de correlação entre a maioria das características de

qualidade nutricional dos grãos com as da farinha também evidencia que aumentos no teor de

nutrientes no grão não servem como indicador de melhoria na farinha. As correlações

positivas entre os teores nos grãos e na farinha para Ca, Cu e o Zn foram moderadas em Ponta

Grossa (r<0,60), não permitindo assegurar que o aumento destes nutrientes nos grãos

significaria aumento na farinha. A exceção foi a proteína, cujas correlações foram

relativamente altas (r>0,6), semelhante ao encontrado em trigo duro por Gao et al. (2012), o

que indica que a análise do grão é suficiente para predizer as cultivares que resultarão em

farinhas com maior teor de proteína.

31

O processamento industrial reduziu expressivamente as concentrações dos nutrientes

minerais na farinha (Tabela 3). Shi et al. (2010) também relatam menores teores de Fe, Mn,

Cu e Zn na farinha em relação ao grão. Em relação aos dados destes autores, os teores destes

micronutrientes na farinha, com exceção do Cu, foram menores provavelmente por diferenças

na taxa de extração da farinha, nos genótipos de trigo avaliados ou das condições de campo

durante o desenvolvimento dos experimentos. Redução nos teores de nutrientes com o

processamento dos grãos ocorre devido a maior parte ser depositada na camada de aleurona, e

embrião e no revestimento de sementes (farelo) e não no endosperma, que é o componente

principal da farinha de trigo (O’Dell et al., 1972; Lott e Spitzer 1980; Pieczonka e Rosopulo,

1985; Lyons et al., 2005; Ozturk et al., 2006; Cakmak et al., 2010; Tosi et al., 2011; Hussain

et al., 2012).

O processamento dos grãos resultou em farinha com 55 a apenas 6 % do total de

nutrientes encontrados no grão (Tabela 6), ou seja, perdas de 45 a 94%. Em farinha de trigo

durum (semolina), Cubadda et (2009) verificaram reduções menores e de 16, 41, 47, 56, 56,

63, 66 e 66 % para Se, Ca, Cu, P, K, Fe, Mg e Zn, respectivamente, porém estes autores

consideraram os teores, e não o conteúdo de nutrientes na farinha. As partes ricas em

nutrientes nos grãos são removidas durante a moagem, resultando assim numa forte redução

nas concentrações na farinha. Com exceção da proteína, que permaneceu mais na farinha que

no restante do grão, e do Ca, os demais nutrientes permanecem muito pouco na farinha. Ou

seja, são separados com o farelo, geralmente utilizado para alimentação animal.

A maior retenção de proteína na farinha (50,8 a 55,5%) é devido ser

predominantemente armazenada no endosperma da semente e com isso menores proporções

são removidas no processo industrial. As proteínas do glúten, principal fração de proteína de

armazenamento, são localizadas em todo o endosperma (Tosi et al., 2011). Quanto ao Ca,

cerda de 47 % é encontrado no endosperma (O’Dell et al., 1972) o que justifica ser o mineral

mais retido na farinha.

A variação observada entre as cultivares depende da proporção com que cada nutriente

é depositado nas estruturas morfológicas do grão e varia entre genótipos (Lyons et al., 2005).

Dentre as cultivares avaliadas, a Gralha Azul foi a mais promissora quanto a manutenção e

fornecimento de nutrientes através da farinha (Tabela 6).

32

1.5 CONCLUSÕES

Cultivares de trigo variam em concentração e acúmulo de nutrientes e proteína nos

grãos e na farinha, sendo a Gralha Azul a mais promissora quanto ao fornecimento de

nutrientes para alimentação humana.

A adubação nitrogenada melhorou a qualidade nutricional, pelo incremento de Mg na

farinha, Ca e Cu nos grãos, Zn e proteína nos grãos e farinha de trigo. Entretanto, o aumento

de Zn proporcionado é maior nos grãos do que na farinha.

A maior proporção dos nutrientes não permanece na farinha após o processamento dos

grãos, com reduções que variam de 45 a 94% em relação ao total contido nos grãos.

A definição da dose de nitrogênio e da cultivar para fins de melhor qualidade

nutricional da farinha para consumo humano, deve ser baseada nas análises nutricionais da

farinha, com exceção da proteína, que pode ser estimada pela análise dos grãos.

1.6 LITERATURA CITADA



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36

CAPÍTULO 2. ESTIMATIVA DE CAMPO COM NDVI DA PRODUTIVIDADE DE

GRÃOS E QUALIDADE TECNOLÓGICA DA FARINHA DE TRIGO1

RESUMO

A demanda por trigo com qualidade tecnológica alta e homogeneidade pela indústria de

alimentos exige análises que demandam tempo e dinheiro. O objetivo deste estudo foi estimar

durante a fase de crescimento do trigo a produtividade de grãos e a qualidade tecnológica da

farinha de cultivares submetidos a doses de nitrogênio com o uso do índice de vegetação por

diferença normalizada (NDVI). O experimento foi conduzido a campo no município de Ponta

Grossa - PR, Sul do Brasil durante a safra de inverno de 2014. O delineamento experimental

utilizado é o de blocos completos casualizados, em esquema fatorial 4x6, com quatro

repetições. Utilizaram-se as cultivares Quartzo, Gralha Azul, Sinuelo e Toruk, combinadas

com seis doses de N (0, 40, 80, 120, 160 e 200 kg ha-1

de N). As leituras para obtenção do

NDVI foram feitas no início do alongamento, relacionando-as com a produtividade, teor de

proteína e glúten, índice de alveograma (W), elasticidade da massa, extensibilidade da massa

(L), tenacidade (P), relação tenacidade-extensibilidade (P/L) e número de quedas (FN) obtidas

ao final do ciclo. As leituras de NDVI foram sensíveis tanto à aplicação de nitrogênio quanto

às diferentes cultivares, sendo uma ferramenta que possibilita estimar antecipadamente a

produtividade e a qualidade tecnológica da farinha. Os modelos de estimativa destes

parâmetros devem ser gerados para cada cultivar.

Palavras chave: NDVI, genótipo de trigo, qualidade da farinha de trigo, agricultura de

precisão.



37

CHAPTER 2. FIELD ESTIMATION OF GRAIN PRODUCTIVITY AND

TECHNOLOGICAL QUALITY OF WHEAT FLOUR2

ABSTRACT

The demand for wheat with high technological quality and homogeneity by the food industry

demands analyzes that demand time and money. The aim of this study was to estimate the

grain yield and the flour technological quality of cultivars submitted to nitrogen doses using

the normalized difference vegetation index (NDVI) during the wheat growth phase. The

experiment was conducted under field conditions in Ponta Grossa, State of Paraná, southern

Brazil during the winter of 2014. The experimental design was a randomized complete block

design in a 4x6 factorial scheme with four replications. The cultivars Quartzo, Gralha Azul,

Sinuelo and Toruk were combined with six N doses (0, 40, 80, 120, 160 and 200 kg ha-1

of

N). The measurements obtaining NDVI were made at the beginning of the elongation. These

were related to productivity, protein and gluten content, alveogram index (W), mass elasticity,

mass extensibility (L), toughness (P), relationship Tenacity-extensibility (P / L) and number

of falls (FN) obtained at the end of the cycle. NDVI measurements were sensitive both to

nitrogen application and to different cultivars, being a tool that allows to estimate in advance

the productivity and the flour technological quality. The estimation models of these

parameters must be generated for each cultivar.

Keywords: NDVI, wheat genotype, wheat flour quality, precision agriculture.



38

2.1 INTRODUÇÃO

O trigo (Triticum aestivum L.) está entre os cereais mais importantes no mundo, sendo o

segundo maior cultivo responsável pela alimentação humana (FAO, 2015). A cultura do trigo

juntamente com as culturas do milho e do arroz consomem aproximadamente 60 % do total de

fertilizantes nitrogenados no mundo (Ladha et al., 2005). No Brasil, a cultura do trigo utiliza

84 % da área de plantio de inverno (CONAB, 2017) e, o fornecimento adequado de nitrogênio

através da adubação é fundamental para alcançar rendimentos elevados, pois é o nutriente

mais deficiente em praticamente todos os tipos de solo, nas formas inorgânicas absorvidas

pelas plantas de NO3- e NH4

+ (Okumura et al., 2011).

As recomendações de doses de N a serem aplicadas na cultura do trigo, no Sul do Brasil,

levam em consideração a expectativa de rendimento, teor de matéria orgânica e cultura

anterior ao plantio (soja ou milho) (COMISSÃO..., 2015). No entanto, estes últimos

indicadores são poucos eficientes para estimar a necessidade de N com mais precisão, visto

que os processos de decomposição do resíduo e liberação do N são influenciados por muitos

fatores (Parton et al., 2007; Medrado et al., 2011; Acosta et al., 2014). Além de que os estudos

de calibração são realizados em local e com cultivares específicos e extrapolados para outras

cultivares e regiões.

Os teores de N em órgãos vegetativos estão positivamente correlacionados com o teor

final de proteína no grão (Austin et al., 1977). De acordo com Poblaciones et al. (2009), a

força de glúten (W), extensibilidade (L), relação tencidade-extensibilidade (P/L) e teor de

glúten são parâmetros correlacionados com o teor de proteína do grão. Estudos anteriores

utilizam o teor de proteína da farinha e do grão como parâmetro para a caracterização da

qualidade do trigo (Bushuk, 1985; Johansson et al., 2001). Dada a grande diversidade de

farinhas em função da ampla variação nas características de qualidade industrial presente nas

cultivares (Gutkoski et al., 2007; Cazetta et al., 2008), a indústria de trigo exige cada vez mais

qualidade e homogeneidade da farinha, exigindo análises cada vez mais detalhadas sobre

parâmetros de alveografia, número de queda e teor de glúten. No entanto, estas análises além

de demandar recursos financeiros, necessitam de tempo em laboratório.

Técnicas de sensoriamento estão sendo utilizadas na agricultura para obter índices de

vegetação tais como, o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) através de

sensores óticos proximais, que tem sido utilizados para estimar antes da colheita a

produtividade de cereais (Povh et al., 2008; Rissini et al., 2015; Bredemeier et al., 2013 2013;

Spitkó et al., 2016) e de cana-de-açúcar (Molin et al., 2010), matéria seca da parte aérea e teor

de N foliar (Povh et al., 2008; Rissini et al., 2015) em tempo real e de maneira não destrutiva

39

do material vegetal. Entretanto, há variações nas medições de sensores óticos ativos. Povh et

al. (2008) relataram interferência das variedades de trigo nas leituras do sensor ótico ativo

GreenSeeker. Samborski et al., (2015) encontraram influência do genótipo de trigo nos

valores de NDVI obtidos com sensores GreenSeeker e Crop Circle. Dentre os índices de

vegetação amplamente utilizados, os que utilizam bandas no infravermelho próximo e

vermelho, como o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) proposto por Rouse

et al. (1973), realizam a medição da quantidade de clorofila e a absorção de energia (Myneni

et al., 1997). Este índice é obtido pela divisão de (ρnir–ρr) / (ρnir+ρr), onde: ρr e ρnir

referem-se respectivamente, as refletâncias no vermelho e infravermelho próximo (Rouse et

al., 1973). Na refletância na região do infravermelho próximo, a vegetação apresenta alta

reflexão da radiação incidente (Povh et al., 2008). Bredemeier et al. (2013) reportaram que o

maior potencial produtivo é proporcionado pela maior disponibilidade de N e maior acúmulo

de biomassa e que as maiores produtividades se relacionam com os maiores valores de NDVI.

Mais recentemente utilizando sensoriamento remoto em grande escala, Wang et al. (2014)

estimaram o rendimento de grãos e o teor de proteínas nos grãos de trigo pela fusão de multi-

sensor e imagens de sensoriamento remoto multi-temporais. Uma vez que são escassos os

estudos que investigam a relação entre índices espectrais obtidos por sensor ótico ativo

proximal, como o NDVI e a qualidade tecnológica da farinha de trigo, o objetivo deste estudo

foi verificar se é possível estimar através do NDVI obtido durante a fase de crescimento do

trigo, a produtividade de grãos e a qualidade tecnológica da farinha de diferentes cultivares de

trigo submetidas a doses de nitrogênio.

2.2 MATERIAL E MÉTODOS

2.2.1 Área experimental

O experimento foi realizado em Ponta Grossa, Estado do Paraná, Sul do Brasil nas

coordenadas geográficas de 25º00'48'' (S) e 50º09'7'' (W) com altitude de 1000 m durante a

safra de inverno de 2014. O solo do local do experimento é classificado como LATOSSOLO

VERMELHO Distrófico típico (EMBRAPA, 2013). As principais características químicas do

solo determinadas antes da semeadura, são apresentadas na Tabela 1. O clima da região

segundo a classificação de Köppen é do tipo Cfb. Os dados de temperatura e radiação solar

média e os totais por decêndios de precipitação pluvial, durante o período de condução dos

experimentos, estão apresentados na Figura 1. A temperatura média mensal foi de 16,5 oC, a

média dos mês (outubro) mais quente foi de 28,2 oC e a do mês (agosto) mais frio de 8,8

oC,

com 590 mm de precipitação média pluvial acumulada durante a condução do experimento.

40

Tabela 1. Características dos solos (0 – 10 m e 10 – 20 cm de profundidade) antes da

semeadura em Ponta Grossa (PR), 2014, Brasil.

Profundidade MO pH P Ca Mg K H+AL Al CTC V

cm g dm³

CaCl2 mg dm³ mmolc dm³ %

0-10

34,0 5,3 21,0

18,0 10,0 1,6 36,0 <0,1 65,0

45,0

0-20 22,0 4,6 16,0 11,0 6,0 0,7 48,0 2,7 65,7 27,0

*Determinado por resina aniônica.

Figura 1. Precipitação, temperatura média e radiação solar por decêndios durante a condução

do experimento em Ponta Grossa, PR, Brasil, 2014.

a= semeadura (03/06/14), b= aplicação de nitrogênio (08/07/14), c= colheita (30/10/14).

2.2.2 Delineamento experimental

O experimento foi realizado no delineamento experimental de blocos completos

casualizados, em esquema fatorial 4x6, com quatro repetições. O experimento foi realizado

combinando quatro cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) (Quartzo, BRS Gralha Azul,

TBIO Sinuelo, TBIO Toruk), com seis doses de nitrogênio (0, 40, 80, 120, 160 e 200 kg ha-1

de N). A área de cada unidade experimental foi de 15 m2 (3 m x 5 m). A semeadura foi

realizada em 03 de Junho de 2014 após o cultivo de milho, com espaçamento entre linhas de

0,17 m em densidades de 160, 123,2, 147,4 e 117,84 kg ha-1

, respectivamente, para Quartzo,

BRS Gralha Azul, TBIO Sinuelo e TBIO Toruk. A adubação de semeadura foi de 60 kg ha-1

de P2O5 e K2O em todas as unidades experimentais. As doses de N foram aplicas em

cobertura no estádio de perfilhamento, utilizando como fonte a ureia (46 % de N).

0

5

10

15

20

25

02468

10121416

Tem

per

atura

méd

ia (

°C)

e R

adia

ção (

MJ.

m2 d

ia)

Pre

cipit

ação

(m

m)

Decêndios

Precipitação Temp. média Radiação

a b c

41

2.2.3 Medidas de refletância

As leituras foram realizadas no dossel das plantas considerando toda a extensão da parcela

no estádio de emborrachamento, utilizando sensor ótico ativo portátil (GreenSeeker handheld

crop sensor, Trimble, USA) em dois comprimentos de onda centralizados no vermelho (660

nm) e no infravermelho próximo (770 nm) (Figura 2). Os dados foram coletados à distância

de 0,80 m entre o sensor e o dossel das plantas, posteriormente, coletou-se o valor do NDVI

obtido pelo sensor.

Figura 2. Sensor ótico ativo GreenSeeker® Hand HeltTM com dois tipos de LED (―light emitting diodes‖) (lado

direito) que emitem radiação ativa no comprimentos de onda no vermelho e recebe no infravermelho próximo.

2.2.4 Preparação de amostras e produtividade de grãos

Os grãos de trigo foram colhidos no ponto de maturação fisiológica da cultura

utilizando uma colhedora automotriz de cereais de parcelas. Foi quantificada a massa dos

grãos e determinado a produtividade em kg ha-1

, na umidade de 130 g kg-1

. Amostras de grãos

de cada parcela foram secas em estufa com ventilação forçada de ar para secagem à 65 ° C ±

2° C até peso constante. Posteriormente, uma sub amostra de 2 kg grãos foi utilizada para

produção de farinha pelo método da AACC n,° 26-10A (2000) em moinho Brabender

Quadrumat Senior. Uma amostra da farinha resultante foi utilizada para determinação dos

parâmetros de qualidade tecnológica do trigo.

LED

42

2.2.5 Análise de qualidade tecnológica

As análises foram realizadas na farinha de trigo e em todas as parcelas. O teor de

nitrogênio (N-total) na farinha foi determinado por combustão seca em analisador elementar

(CNHS, VARIO EL III®). Os teores de proteína foram determinados por meio da

multiplicação do teor de N-total com o fator de conversão de 6,25. O teor de glúten foi

determinado utilizando um aparelho Glutomatic (Perten Instruments, Hägersten, Suécia)

seguindo o método da AACC n,° 38-12 (2000). O número de queda (NQ) foi quantificado

como descrito no método AACC n,° 56-81B (2011a). Os parâmetros de alveografia: força de

glúten (W), estabilidade (EST), tenacidade (P) e extensibilidade da massa (L) foram

realizadas em alveógrafo Chopin (Chopin Technologies, Villeneuve-la-Garenne Cedex,

França) de acordo com o método da AACC n,° 50-30 (2011b). A relação

tenacidade/extensibilidade (P/L) foi obtida dividindo P por L.

2.2.6 Análises estatísticas

Os dados obtidos foram submetidos à análise variância (ANOVA) e em caso de

significância as médias das cultivares foram comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5 %

de significância e o efeito de doses por regressão. As relações entre as variáveis foram

analisadas através do ajuste de modelos de regressão linear ou quadrático, utilizando aquele

com maior significância pelo teste F (p<0,05) e maior coeficiente de determinação (R2).

2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

2.3.1 Comportamento do NDVI e estimativa de produtividade de grãos

Houve interação entre cultivares e doses de N aplicadas para o NDVI e produtividade de

grãos (Tabela 2). Isso indica que o sensor ótico ativo foi sensível à variação de cultivar e

adubação nitrogenada e que há necessidade de calibração do índice NDVI por cultivar. Pohv

et al. (2008) relataram o efeito de cultivares interferindo nas leituras do mesmo sensor ótico

ativo. Em geral, há tendência de aumento dos valores com aumento das doses de N aplicadas

(Figura 3). Resultado que está de acordo com obtido por Kapp Junior et al. (2016), utilizando

a mesma cultura, nutriente e sensor. Em outros estudos com cultivares de trigo, foram

constatado que as leituras de NDVI obtidas com sensores ativo e passivo também foram

influenciados pelas doses de N (Rissini et al., 2015).

43

Tabela 2. Análise de variância dos fatores experimentais (FE) e suas interações sobre o

rendimento de grãos (RG), Índice de Refletância por Diferença Normalizada (NDVI) e

características de qualidade tecnológica da farinha de trigo. Ponta Grossa (PR), Brasil, 2014.

FE GL NDVI RG PB W P L P/L Glt_U EST. NQ

Cultivar (C) 3

** ** ** ** ** ** ** ** ** **

Dose N (D) 5

** **

**

NS NS ** ** ** **

*

C x D 15

**

*

NS

NS NS NS NS NS **

**

CV % 2,83 5,52 4,03 9,62 11,38 12,64 24,7 5,28 29,13 3,24

** e * = significativo a 1% e 5 % de probabilidade pelo teste F, respectivamente. NS = não significativo.

PB= proteína bruta; W = força de glúten; P= tenacidade; L= extensibilidade; P/L = Relação tenacidade-

extensibilidade; Glt_U= Glúten úmido; EST= estabilidade; NQ = Número de queda.

Os valores de NDVI aumentaram quadraticamente com o incremento de nitrogênio,

apresentando coeficientes de determinação (R2) altamente significativos (p<0,01) que

variaram entre 0,83 (cv. ―Gralha Azul‖) a 0,91 (cv. ―Quartzo‖) (Figura 3). Estes resultados

são superiores aos encontrados por Povh e tal., (2008), que encontraram R2= 0,77 aos 52 dias

após a semeadura utilizando a mesma cultura, nutriente, sensor e classe de solo deste

experimento. Estas diferenças estão relacionadas a cultivar utilizada, visto que em nosso

experimento a cultivar Sinuelo apresentou maiores valores de NDVI, e as cultivares Quartzo,

Toruk e Gralha Azul os menores valores, respectivamente, independente da dose aplicada

(Figura 3), evidenciando que, as cultivares de trigo interferem nas leituras do sensor ótico

ativo (Pohv et al., 2008). Maiores valores de NDVI se relacionam a maiores produtividades na

colheita (Bredemeier et al., 2013).

As cultivares apresentaram regressões entre o NDVI e a produtividade de grãos, com

coeficientes de determinação (R2) altamente significativos (p<0,01) para cada cultivar, no

qual, pode se estimar o potencial produtivo do trigo por meio do NDVI no estádio de

emborrachamento, que apresenta período médio de duração de 45 dias (COMISSÃO..., 2015).

Em outros estudos utilizando cultivares de trigo, Rissini et al., (2015) demonstraram o

potencial de estimar a produtividade de grãos através de dados de sensoriamento remoto,

sendo também constatado por Povh et al. (2008) e Bredemeier et al. (2013) utilizando o

mesmo sensor ótico ativo (GrennSeeker). Embora os resultados tenham comprovado a relação

entre NDVI e produtividade de grãos para todas as cultivares, foram encontrados valores com

elevado nível de confiança com R2 superior a 0,80 para cv. Toruk e Quartzo e outros com

coeficientes inferiores a 0,80 para cv. Sinuelo e Gralha Azul, reforçando que há diferenças

entre cultivares que interferem na capacidade de leituras dos sensores.

44

Dose de N (kg ha-1

)

0 40 80 120 160 200

Índic

e d

e v

egeta

ção p

or

difere

nça n

orm

aliz

ada [N

DV

I]

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

Quartzo: y= -4,95E-06x2 + 0,0017x + 0,6346; R2= 0,90**

Toruk: y= -4,53E-06x2 + 0,0015x + 0,6330; R2= 0,88**

Gralha Azul: y= -3,31E-06x2 + 0,0012x + 0,6486; R2= 0,83**

Sinuelo: y= -4,77E-06x2 + 0,0017x + 0,6487; R2= 0,89**

Índice de vegetação por diferença normalizada [NDVI]

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Pro

dutivid

ade d

e g

rãos (

kg h

a-1

)

3000

4000

5000

6000

7000

Quartzo: y= 9417,3171x - 1205,5758; R2= 0,76**

Toruk: y= 10659,0179x - 2323,3989; R2= 0,87**

Gralha Azul: y= 4952,8431x + 1048,2727; R2= 0,39*

Sinuelo: y= 9249,2704x -1292,2316; R2= 0,80**

Figura 3. Relações entre o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), doses de N e produtividade de

grãos de trigo. ** e * = significativo aos níveis p<0,01 e 0,05 pelo teste F, respectivamente, NS = não

significativo.

2.3.2 Estimativa do número de queda, teores de proteína e glúten úmido da farinha

Os valores de NDVI apresentaram bom desempenho na previsão dos teores de proteína e

glúten úmido da farinha, porém não houve regressão sobre o número de quedas. Entretanto, o

número de quedas obteve a mesma tendência evidenciada em campo quando submetida a

adubação nitrogenada. Há evidencia de que o nitrogênio não influencia o número de quedas

(Scalco et al., 2002; Rodrighero et al., 2015). Penckowski et al. 2010). As regressões foram

significativas para os teores de proteína e glúten úmido apresentando coeficientes de

determinação (R2) altamente significativos (p<0,01) para cada cultivar e superiores a 0,5

(Figura 4). Poblaciones et al. (2009) obtiveram resultados positivos na predição do teor de

proteínas no grão, porém os seus resultados foram utilizando medidor SPAD 502 que possui

certa limitação em coleta de dados em grandes áreas agrícolas. A cultivar que apresentou os

maiores ajustes foi a cultivar Sinuelo com R2= 0,65 para proteína e 0,73 para glúten úmido

(Figura 4). Os teores de proteína aumentaram linearmente e de glúten úmido quadraticamente

em resposta ao aumento dos valores de NDVI no dossel das plantas. Considerando que o

NDVI aumentou com aumento do incremento de nitrogênio. Estes resultados são coerentes

com experimentos de campo em que os teores de proteína nos grãos aumentam linearmente

com o incremento da adubação nitrogenada (Cazzeta et al., 2008). Gutkoski et al. (2011) em

estudo com cultivares de trigo e doses de nitrogênio aplicada no solo, evidenciaram aumento

do teor de proteína na farinha com aumento da dose de nitrogênio, independente da cultivar.

O aumento no teor de proteína na farinha como efeito da adubação nitrogenada também foi

observado por Gao et al., (2012). Rodrighero et al. (2015) obtiveram resposta quadrática no

45

teor de glúten úmido da farinha com aumento das doses de N aplicadas na cultivar Quartzo. O

aumento dos valores de NDVI estão relacionados com o aumento dos teores de N em órgãos

vegetativos (Freeman et al., 2003; Kapp Junior et al., 2016), que por conseguinte está

positivamente correlacionado com o teor final de proteína do grão (Austin et al., 1977). Este

nutriente esta envolvido na formação de proteínas no trigo por melhorar as atividades de

enzimas reguladoras como nitrato redutase, glutamina sintetase e transaminase glutâmica

pirúvica (Wu et al., 2013), além da influência em processos como expansão da folha e taxa

fotossintética (Okmura et al., 2011). A atividade destas enzimas apresenta correlação positiva

com o acúmulo de proteína e proporção de Glutenina / Gliadina no trigo (Wu et al., 2013) que

são proteínas formadoras do glúten.

2.3.4 Parâmetros de alveografia

As relações observadas nos parâmetros de alveografica divergem entre as cultivares,

sugerindo uma forte influência das cultivares. Em geral o NDVI não teve bom desempenho na

previsão dos parâmetros W, P, L, P/L e EST, variando o efeito entre os cultivares (Figura 4).

A estabilidade respondeu linearmente ao aumento dos valores de NDVI com ajuste para

cultivar Toruk e Gralha Azul, apresentando R2

de 0,68 e 0,23, no entanto este efeito não

ocorreu para as demais cultivares. Considerando que, os valores de NDVI aumentaram com o

incremento de nitrogênio. Estes resultados são coerentes com o observado em campo, onde os

valores de estabilidade (EST) aumentam com aumento da dose de N (Gutkoski et a., 2013).

No entanto a resposta a adubação nitrogenada varia entre cultivares. O mesmo autor não

observou alteração dos valores de estabilidade com a variação da dose de N aplicada para

outra cultivar avaliada. Rodrighero et al. (2015) relataram ausência de efeito na estabilidade

com incremento de doses de N em farinha obtida da cultivar Quartzo, o mesma deste

experimento. Somente a cultivar Sinuelo apresentou significância em todos os parâmetros

avaliados, com exceção da estabilidade (EST).

46

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Teor

de p

rote

ína (

g k

g-1

)

70

80

90

100

110

120

130

140

Quartzo: y= 90,8741x + 43,2245; R2= 0,54**

Toruk: y= 90,2063x + 46,7846; R2= 0,60**

Gralha Azul: y= 121,7575x + 33,3617; R2= 0,67**

Sinuelo: y= 78,6625x + 50,3750; R2= 0,65**

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Teor

de G

lúte

n Ú

mid

o (

%)

15

20

25

30

35

40

Quartzo: y= 124,5261x2 - 144,5420x + 67,6137; R2=0,60**

Toruk: y= 236,3243x2 - 300,9312 + 122,0257; R2= 0,60**

Gralha Azul: y= 39,7977x + 4,6860; R2= 0,68**

Sinuelo: y= 237,7470x2 - 303,0169 + 121,5443; R2=0,81**

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Núm

ero

de q

ueda [

NQ

] (s

)

280

300

320

340

360

380

Quartzo: y= 336,9ns

Toruk: y= 325,9ns

Gralha Azul: y= 355ns

Sinuelo: y= 343,5ns

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Forç

a d

e G

lúte

n [

W]

(x1

0-4

J)

100

200

300

400

500

Quartzo: y= 248,7ns

Toruk: y= 269,7ns

Gralha Azul: y= 606,0301x - 74,1964; R2= 0,50**

Sinuelo: y= 240,4412x + 116,6368; R2= 0,26*

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Tenacid

ade [

P]

(mm

)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Quartzo: y= 103,6ns

Toruk: y= 99,2ns

Gralha Azul: y= 151,0ns

Sinuelo: y= -110,9233x + 177,2300; R2= 0,36*

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Exte

nsib

ilidade [

L]

(mm

)

40

60

80

100

120

140

160

Quartzo: y= 83,8758x + 14,8220; R2= 0,20*

Toruk: y= 109,6179x + 30,2714; R2= 0,21*

Gralha Azul: y= 109,6806x - 7,8168; R2=0,25*

Sinuelo: y= 229,6255x - 69,7762; R2= 0,49**

NDVI

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Rela

çã

o P

/L [

P/L

]

0

1

2

3

4

5

Quartzo: y= -2,4903x + 3,2189; R2= 0,24*

Toruk: y= 0,93ns

Gralha Azul: y= 2,1ns

Sinuelo: y= -3,8536x + 3,8580; R2= 0,52**

NDVI

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Esta

bili

dade [

ES

T]

(min

)

0

10

20

30

40

50

Quartzo: y= 9,6ns

Toruk: y= 158,5927x - 91,8031; R2= 0,68**

Gralha Azul: y= 92,5782x - 50,2299; R2= 0,23*

Sinuelo: y= 11,2ns

Figura 4. Relações entre o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) e os teores de proteínas e

glúten úmido, número de queda (NQ), força de glúten (W), tenacidade (P), extensibilidade (L), relação P/L (P/L)

e estabilidade (EST) da massa de farinha de trigo. ** e * = significativo aos níveis p<0,01 e 0,05 pelo teste F,

respectivamente, NS = não significativo.

47

Entretanto, as cultivares que apresentaram R2 superior a 0,5 foi a Sinuelo para relação P/L

(R2 = 0,52) e a Toruk para a extensibilidade (L) (R

2 = 0,68). A força de glúten variou entre os

cultivares avaliados, apresentando regressão significativa para as cultivares Gralha Azul e

Sinuelo com R2= 0,50 e 0,26, respectivamente. Em geral P e P/L seguem tendência de

decrescente e os demais parâmetros crescentes com o aumento dos valores de NDVI de

acordo com modelo linear (Figura 3). Estes resultados são coerentes com experimentos de

campo, em que a força de glúten (W) aumenta linearmente com aumento da adubação

nitrogenada, enquanto há diminuição linear da relação P/L (Cazzeta et al., 2008). Embora

relatado previamente relatado na literatura, este efeito do N varia em função da cultivar

avaliada. Rodrighero et al., (2015) evidenciaram ausência de efeito na aplicação de doses de

N (0 a 150 kg ha-1

) na força de glúten da farinha obtida da cultivar Quartzo. Penckowski et al.,

(2010) não encontraram respostas na tenacidade (P), elasticidade (L), relação P/L e força de

glúten quando submetido a aplicação de doses de N que variaram de 60 a 225 kg ha-1

de N em

cultivares de trigo Avante e BRS 177, o que corrobora com a ausência de ajuste da regressão

entre as outras cultivares avaliadas neste experimento.

2.4 CONCLUSÕES

As leituras de NDVI obtida para as cultivares com o sensor ótico ativo GreenSeeker foram

afetadas pelas doses de nitrogênio. No entanto, há variações entre as cultivares de trigo nas

leituras do sensor ótico ativo.

O índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) obtida pelo sensor ótico ativo

permite estimar em campo de forma rápida e com precisão aceitável a produtividade de grãos

e teor de proteína e glúten na farinha, possibilitando gerar modelos de estimativa destes

parâmetros separadamente para cada cultivar.

Como consequência da existência de diferença entre genótipos, não é possível gerar um

único algoritmo de estimativa da produtividade e dos parâmetros de qualidade tecnológica.

2.5 LITERATURA CITADA




Austin RB, Edrich JA, Blackwell RD. The nitrogen economy of winter wheat. J. Agr. Sci.

1977;94, 159-167.

48



American Association of Cereal Chemists - AACC. Method 38-12: approved methods of the

american association of cereal chemists. 10th ed. St. Paul: AACC, 2000.

American Association of Cereal Chemists - AACC. International Approved Methods Method

56-81.03: determination of falling number. 11th ed. Saint Paul: AACC, 2011a.


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CONCLUSÃO GERAL

A adubação nitrogenada melhorou a qualidade nutricional do trigo aumentando os

teores de proteína, Ca, Mg, Cu e Zn. A composição nutricional é bastante variável entre as

cultivares além de ser influenciado pelo processamento dos grãos que da origem a farinha de

trigo, no entanto, a cultivar Gralha Azul apresenta grande potencial em fornecimento de

nutrientes para os seres humanos que consomem farinha. A proporção dos nutrientes reduz

consideravelmente na farinha após o processamento dos grãos, o que atenua os benefícios

causados pela adubação nitrogenada e de cultivar. Isto leva a compreensão da necessidade de

intensificar pesquisas relacionadas à qualidade nutricional com avaliações concentradas a

partir da farinha.

O índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) obtido com sensor ótico

ativo mostrou-se eficiente às variações na produtividade de grãos e a qualidade tecnológica do

trigo em função das variações na disponibilidade de N, sobretudo os parâmetros de proteína e

glúten na farinha de trigo. A adubação nitrogenada e as cultivares influenciam as leituras do

NDVI no qual se demonstrou promissor em estimar em campo em tempo real e de maneira

antecipada a colheita estas características relacionadas à qualidade possibilitando gerar

modelos de previsão com elevada confiabilidade. Devido à interferência das cultivares nas

leituras de NDVI e nos parâmetros avaliados, não foi possível gerar modelos únicos que

permite estimar com precisão estes parâmetros na cultura do trigo.

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63

APÊNDICE

64

APÊNDICE 1. Área experimental com as cultivares de trigo Quarzto, Gralha Azul, TBIO

Sinuelo, TBIO Toruk e o efeito visual das doses de N.

APÊNDICE 2. Visão geral da área experimental com a demarcação das unidades

experimentais.

universidade federal do paranÁ setor de ciÊncias …...2010) e a concentração de fe e zn nos...

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